Выдающийся глобальный феномен современного расселения человечества — его концентрация на побережьях — сопровождается увеличением техногенного стресса на прибрежные экосистемы, многочисленными, зачастую конфликтными экологическими ситуациями. В их числе ряд проблем, связанных с эксплуатацией искусственных судоходных каналов, сооружение которых обусловлено увеличением судоходства на прибрежных мелководьях. Кроме неизбежного экологического ущерба, наносимого экосистемам побережий, возникают противоречия во взаимоотношениях судоходства и береговых селитебных объектов, рыбохозяйственной, рекреационной и других отраслей. Современное экологическое управление прибрежными зонами построено, в основном, на ограничениях деятельности природопользователей. Эта концепция уже сейчас малоэффективна и противоречит естественной тенденции развития прибрежных природно-социальных комплексов. Реальной основой для разработки альтернативного экологического подхода к управлению прибрежными зонами является всестороннее исследование природных и техногенных процессов, сопровождающих хозяйственную деятельность, в том числе и судоходство на морских каналах.
Данная работа посвящена изучению влияния таких крупных гидротехнических объектов как судоходные каналы на экосистему Таганрогского залива. Исследование проводится на примере одного из нихТаганрогского подходного канала, пересекающего Таганрогское взморье и обеспечивающего морские подходы к Таганрогскому портовому комплексу.
Актуальность работы. Актуальность проблемы обусловлена постоянно возрастающей интенсивностью судоходства на мелководьях, ожидаемым в ближайшей перспективе его усилением в Азовоморском бассейне, и, с другой стороны, напряженной экологической ситуацией в его акватории. Кроме того, необходимость исследования данной проблемы определяется возрастающей напряженностью во взаимоотношениях 3 судоходства с другими отраслями хозяйства, развивающимися в береговой зоне. Эти мотивы определяют необходимость комплексного изучения взаимовлияния компонентов природной среды и судоходства с целью выявления экологически оптимального их соотношения. Очевидна прикладная значимость такого рода работ, предоставляющих информацию, позволяющих разработать конкретные рекомендации по минимизации негативного воздействия судоходства на прибрежные экосистемы. Результаты разработки данной проблемы являются важнейшим основанием для разрешения конфликтов во взаимоотношениях судоходства с другими отраслями хозяйства.
Объект исследования. На акватории Таганрогского залива ныне действуют три судоходных канала — Таганрогский, Азово-Донской и Ейский. Среди них подходной канал г. Таганрог — самый протяженный и наиболее сложный по морфологии. Он также самый «старый» и длительное время эксплуатируемый. Планируемое в ближайшем будущем строительство нового третьего (по проекту — первого) колена сделает его самым крупным и экологически значимым объектом судоходного комплекса залива. И в инженерном, и в природно-экологическом отношении это типовой канал для данной акватории. На протяжении длительного времени (более 30 лет) Ростовским госуниверситетом выполняются работы по природно-экологическому обеспечению деятельности Таганрогского портово-судоходного комплекса — обоснования реконструкций порта и подходного канала, оценки их воздействия на экосистему, определения реального экологического ущерба от их деятельности, регулярный экологический мониторинг влияния эксплуатации канала на экосистему залива. В процессе этих исследований накоплен обширный и уникальный фактический материал по обозначенной теме. Таким образом, Таганрогский морской канал является вполне репрезентативным объектом для исследования проблемы экологического влияния морских каналов, что определило его выбор в качестве объекта исследования.
Цель и задачи работы. Целью данного исследования является выявление взаимовлияния и оптимальных соотношений условий эксплуатации каналов с учетом экологически значимых природных и техногенных факторов, таких как:
• структурно-геоморфологические особенности бассейна, определяющие его морфологию: контуры бассейна, рельеф дна, наличие естественных положительных и отрицательных форм, влияющих на гидрои лито динамику;
• литология отложений, слагающих верхнюю часть разреза, определяющих параметры судоходных прорезей, объёмы и технико-технологические условия разработки грунтов, а также условия их захоронения, как при строительстве, так и при ремонтном углублении каналов;
• литология, литодинамика и геохимия «современных» донных отложений — поверхностного слоя осадков на дне акватории, в том числе и в каналах, формирующихся в настоящее время, перемываемых и переотлагаемых современными гидродинамическими процессами, участвующих в процессе заносимости каналов, разрабатываемых при ремонтных дноуглублениях и дампинге;
• гидрометеоусловия бассейна, прежде всего — ветровые ситуации, определяющие наибольшие колебания уровня и течения. Течения, в свою очередь, влияют на размыв и перемещение донных отложений в каналах и на грунтовых свалках, определяя их параметры, морфологию, расположение. Особенности метеоусловий как факторы, определяющие экологически оптимальные календарные графики эксплуатации и ремонта каналов;
• существующая экологическая обстановка в бассейне — загрязнение воды и донных отложений, состояние биотических сообществ как факторы, определяющие допустимый уровень техногенного воздействия судоходства на экосистему бассейна;
• техногенные параметры — используемые технические средства и технологии строительства, ремонтного обслуживания и эксплуатации каналов, сезонные графики гидротехнических работ, с точки зрения влияния на основные компоненты экосистемы бассейна;
Поставленная цель определила решение основных задач исследования:
• постановка и определение путей решения проблемы оптимальных экологических условий сооружения и эксплуатации судоходных каналов;
• определение условий рационального взаиморасположения прорезей каналов и подводных отвалов грунта на основе моделей разноса;
• постановка и обсуждение причин повышенного загрязнения донных отложений, накапливающихся в канале;
• выявление особенностей экологических последствий гидротехнических работ при строительстве новых каналов в сравнении с ремонтным дноуглублением;
Материалы и методы. В основу диссертации положены материалы природно-экологического обоснования подводной свалки грунта Таганрогского подходного канала № 956, выполненного в 2000 г, результаты мониторинга дноуглубления и дампинга на ТПК в течение 2000;2004 гг, в которых автор принимал непосредственное участие. В соответствии с действующими нормативами и ежегодной программой, мониторинг включал 15 повторных ежесезонных съемок (весенняя, летняя и осенняя) на 6 станциях в обрамлении свалки, включающих комплексное исследование загрязнения воды и донных отложений, состава и биопродуктивности фитои зоопланктона (всего более 180 проб воды, 210 — донных отложений, 90 — фитопланктона, 90 -зоопланктона). Кроме того, в работе использованы фондовые данные Ростовского госуниверситета, Таганрогского морского порта, а также АзНИИРХ, Северо-Кавказского управления гидрометеослужбы и других научных и производственных организаций.
Личный вклад автора. В течение 2000;2004 гг. автор принимал непосредственное участие в полевых и камеральных исследованиях по природно-экологическому обоснованию и ОВОС свалки № 956 (2000 г.), по программе мониторинга дноуглубления и дампинга Таганрогского подходного канала (с 2003 г. — ответственный исполнитель работ). На основе результатов натурных наблюдений, а также анализа многолетних фондовых материалов при участии автора рассмотрен ряд сложных экологических проблем, связанных с эксплуатацией Таганрогского подходного канала и являющихся также типовыми для судоходства на каналах. В их числе проблемы берегового дампинга грунтов, периодической аномальной заносимости канала, происхождения загрязнения накапливающихся в канале грунтов. Полученные результаты использовались при ежегодном обосновании дноуглубления и дампинга на подходном канале г. Таганрога, в процессе научного обоснования новых контуров свалки грунта, рекомендациях по технологии дноуглубления.
Научная новизна. В региональном аспекте научная новизна работы заключена в том, что для акватории Таганрогского залива:
• выполнена оценка влияния природных факторов района Таганрогского подходного канала на условия его сооружения и эксплуатации;
• представлены и оценены материалы о современном состоянии экосистемы района расположения ТПК, а также данные мониторинга его дноуглубления и дампинга;
• исследованы гидроклиматические причины изменения динамики заносимости ТПК с конца 90-х гг.;
• рассмотрена проблема размещения материала дампинга в акватории залива и альтернативного берегового складирования;
Практическая значимость.
1. Выводы и заключения по результатам мониторинга используются при ежегодном обосновании и разрешении дальнейших ремонтных дноуглубительных работ на ТПК.
2. Методика моделирования контура разноса материала дампинга применяется на ТПК и рекомендована для каналов как в Азовоморском, так и других мелководных бассейнах;
3. Выявлены и внесены в паспорт ТПК причины изменения динамики заносимости в связи с изменениями метеои гидродинамических условий, влияющих на определение объёмов и оптимальных календарных планов ремонтного дноуглубления;
4. Изученные особенности дноуглубления и дампинга на ТПК использованы при разработке долгосрочной программы мониторинга его эксплуатации;
5. Материалы и выводы диссертационной работы применяются при подготовке студентов по специальности «геоэкология» в Ростовском государственном университете в учебных курсах «Экология береговой зоны», «Природные особенности и экологические проблемы побережий», «Проблемы географии Мирового океана», «Экологическое проектирование и экспертиза», «Экология водных объектов».
Основные защищаемые положения.
1. Таганрогский подходной канал относится к поперечным судоходным каналам, заносимость которых в прибрежной зоне обусловлена, в первую очередь, вдольбереговым перемещением наносов, а в морскойнакоплением материала из взвеси и, вероятно, продольным «стоковым» движением материала по каналу.
2. Важнейшим условием экологически оптимальной эксплуатации судоходных каналов на мелководьях является выбор мест подводного складирования материала дноуглубления, которые должны исключать возврат материала в прорезь и определяться на основе моделирования его разноса течениями.
3. Повышенная загрязненность отложений, накапливающихся в канале, связана с концентрацией терригенного материала тонких фракций, которые, как известно, наиболее обогащены загрязняющими веществами.
Они отлагаются в прорези канала в основном из взвеси в результате падения скорости и увеличения турбулентности водных масс на участке переуглубления дна.
4. Роль судоходства (собственно, движения судов) в загрязнении отложений, накапливающихся в каналах, в настоящее время корректно не определяется, и, как правило, завышается. Об этом, в частности, свидетельствуют повышенные концентрации в них практически всех загрязняющих веществ, в том числе — ряда металлов и других веществ, происхождение которых явно не может быть связано с судоходством.
5. Береговое складирование материала дноуглубления как альтернатива ^ подводному на побережье Таганрогского залива в современных природно-экологических и хозяйственно-экономических условиях представляется нерациональным.
Апробация работы и публикации. Основные результаты и защищаемые положения работы изложены в опубликованных статьях и тезисах, перечисленных в списке работ по теме. Они также докладывались и обсуждались на научных конференциях «Россия на пороге нового тысячелетия: проблемы, тенденции, модели» (РГЭА, 2000) и «Региональные экологические вопросы» (РГЭА, 2005), на Региональном Совещании по вопросам дноуглубления и СНО (ЦПКТБ «Стапель», 2005), на НТС МАП Таганрогского порта, заседаниях кафедры физической географии, экологии и охраны природы РГУ. Использованные в работе материалы и полученные выводы представлены Морской администрации порта Таганрог, а также региональным контролирующим природно-охранным органам в ежегодных отчётах о мониторинге, природно-экологических обоснованиях, оценках воздействия на природу (ОВОС) объектов Таганрогского портово-судоходного комплекса. По теме диссертации опубликованы 6 научных статей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы. Общий объем работы 206 страниц, включает 100 таблиц и 9 рисунков.
Список литературы
содержит 117 наименований.
Результаты исследования нефтяного загрязнения донных отложений на трассе канала приведены в таблице 4.2.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
В процессе исследований в региональном аспекте были решены следующие задачи:
• Выполнена оценка влияния природных факторов района Таганрогского подходного канала на условия его сооружения и эксплуатации. Гидрохимические исследования 2000;2004 гг. не выявили повышения концентрации тяжелых металлов (за исключением Сг) и зафиксировали стабильные величины загрязнения воды и донных отложений нефтепродуктами. За исключением собственно территории свалки, не зафиксировано изменений биопродуктивности и видового состава фито-и зоопланктона.
• Дана детальная литологическая характеристика поверхностных отложений залива, которая содержит уникальные данные, полученные в результате изучения донных осадков на профиле в центральной части залива. Подробно рассмотрены преобладающие суглинистые и супесчаные отложения верхней части разреза, а также песчаные отложения, слагающие подводное продолжение Чумбурской косы, в которых формируется прорезь канала;
• Исследование гидроклиматических изменений и связанной с ними динамики заносимости ТПК с конца 90-х гг. показало значительные изменения основных направлений ветров в сезонной динамике региона. В последние годы нами зафиксировано устойчивое преобладание в зимние месяцы ветров западной составляющей, в то время как среднемноголетние данные свидетельствуют о восточном переносе. Указанная закономерность определяет резкое изменение заносимости канала в зависимости от времени года, что в свою очередь требует корректировки графика дноуглубительных работ;
• Анализ современных природно-экологических условий береговой зоны Таганрогского залива, а также хозяйственной освоенности свидетельствует о невозможности складирования изымаемых грунтов в береговые отвалы, главной причиной является отсутствие мест пригодных для такого складирования. Размещение и длительное хранение больших объёмов (800−900 тыс. м3 ежегодно) загрязнённого тонкодисперсного материала в береговой зоне категорически противоречит экологическим концепциям;
• Изучена перспектива влияния строительства новых каналов на экосистему Таганрогского залива, а также вопрос об интенсивности размыва и разноса складируемого материала по акватории, что определяет масштаб вторичного загрязнения основных сред. В связи с этим применяется разработанная при участии автора модель определения контура разноса материала.
Полученные результаты НИР опробованы и представлены Морской администрации порта Таганрог, региональным контролирующим природно-охранным органам и в дальнейшем могут быть использованы административными и хозяйственными органами региона при планировании дальнейших производственных и природно-охранных мероприятий на водных объектах. 1 2 3 4 5 6 7 8 9.
